CN214750934U - 一种带合分波功能的光环行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一种带合分波功能的光环行器，包括沿光路方向依次设置的反射双纤准直器、波分复用器、光学功能元件组和透射双纤准直器，所述反射双纤准直器具有用于耦合串行通信端光纤的串行通信端口和用于耦合反射端光纤的反射端口，所述透射双纤准直器具有用于耦合收端光纤的接收端口和用于耦合发端光纤的发射端口；其将现有技术中的WDM器件集成到光环行器中，且省去了现有技术中光环行器及WDM器件中的单纤准直器，使得光环行器兼具单纤双向和分波合波的功能的同时，减小了体积，降低了成本。

Description

一种带合分波功能的光环行器

技术领域

本实用新型涉及光纤通讯技术领域，具体涉及一种带合分波功能的光环行器。

背景技术

光环行器通常被用于光学通信系统以及光学测量系统，光环行器是一种多端口输入输出的非互易性光学器件，它的作用是使光信号只能沿规定的端口顺序传输，即当光信号从某指定的端口输入时，它只能从另一特定的端口输出，若未按此规定的端口顺序输出，则器件对光信号的损耗非常大，起到隔离光信号的作用，由于光环行器的这种传输特性，使其成为双向通信中的重要器件，它可用于将同一根光纤中正向传输和反向传输的光信号分开，实现单纤双向通信的目的。发明人发现现有光环行器具有以下缺陷：

现有的光环行器没有合波分波的功能，因此现有无光源模块均是既包括光环行器，又包括波分复用器件即WDM器件，由于光环行器和WDM器件是两个独立器件，当将两者结合在一起使用时，WDM器件外置于光环行器，导致体积庞大，且光学组件多，成本高，使其应用受到限制。

鉴于现有技术中存在的不足之处，有必要提供一种带合分波功能的光环行器，使得光环行器兼具单纤双向和分波合波的功能的同时，减小体积，降低成本。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的主要目的是，提供一种带合分波功能的光环行器，将WDM器件集成在光环行器中，使得光环行器兼具单纤双向和分波合波的功能的同时，减小体积，降低成本。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带合分波功能的光环行器，包括沿光路方向依次设置的反射双纤准直器、波分复用器、光学功能元件组和透射双纤准直器，所述反射双纤准直器具有用于耦合串行通信端光纤的串行通信端口和用于耦合反射端光纤的反射端口，所述透射双纤准直器具有用于耦合收端光纤的接收端口和用于耦合发端光纤的发射端口。

进一步地，所述串行通信端光纤中载有第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和第二光信号的波长不同。

优选地，所述波分复用器为薄膜滤光片。

优选地，所述薄膜滤光片为镀制WDM薄膜的WDM滤光片。

进一步地，所述反射双纤准直器包括第一准直透镜。

优选地，所述第一准直透镜包括球透镜或平凸透镜或梯度折射率透镜。

进一步地，所述透射双纤准直器包括第二准直透镜。

优选地，所述第二准直透镜包括球透镜或平凸透镜。

进一步地，在光环行器实现分波功能时，所述串行通信端光纤用于向反射双纤准直器发射第一光信号和第二光信号，收端光纤用于耦合接收透射端双纤准直器透射出的第一光信号，反射端光纤用于耦合接收反射双纤准直器射出的第二光信号；

在光环行器实现单纤双向功能时，在所述串行通信端光纤用于向反射双纤准直器发射第一光信号和第二光信号实现分波功能的同时，发端光纤用于入射第一光信号，串行通信端光纤用于耦合接收反射双纤准直器射出的第一光信号，以实现对第一光信号的上传和下载；

在光环行器实现合波功能时，发端光纤用于入射第一光信号，反射端光纤用于入射第二光信号，串行通信端光纤用于接收反射双纤准直器射出的第一光信号和第二光信号。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本实用新型的带合分波功能的光环行器包括依次沿光路方向设置的反射双纤准直器、波分复用器、光学功能元件组和透射双纤准直器，将现有技术中的WDM器件集成到光环行器中，得到带合分波功能的光环行器，且不再采用现有技术中光环行器及WDM器件中的单纤准直器，使得光环行器兼具单纤双向和分波合波的功能的同时，减小了体积，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术的光环行器的结构示意图；

图2为现有技术的WDM器件的结构示意图；

图3为现有技术的WDM器件和光环行器熔接组合的结构示意图；

图4为根据本实用新型一个实施方式提出的带合分波功能的光环行器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。

图2示出现有技术的光环行器的结构，包括光纤A200，单纤准直透镜201，光学功能元件组202，双纤准直透镜203，光纤B204和光纤C205；其工作原理为：波长为λ1的光从光纤A200入射到单纤准直透镜201，先被准直后，然后通过光学功能元件组202，被双纤准直透镜203接收，进而耦合到光纤B204内。同时，波长为λ1的另一束光从光纤C205入射到双纤准直透镜203，被准直后通过光学功能元件组202，被单纤准直透镜201接收，进而耦合到光纤A200中，实现了光路由的非互易作用，进而实现用光纤1可完成单纤双向的传输功能。在光环行器中起主要功能作用的是光学功能元件组202。现有技术中光学功能元件组202通常包括各种双折射晶体元件和法拉第旋转片，实现光的非互易。

图1示出了现有技术的WDM器件的结构，包括双纤准直透镜100，薄膜滤光片101，单纤准直器102，光纤D103，光纤E104和光纤F105。WDM器件的分波原理和功能如下：光纤D103中载有λ1和λ2两个不同波长的光信号，通过双纤准直透镜100，准直入射到薄膜滤光片101上。薄膜滤光片101镀制的WDM薄膜，可设计为λ1波长的光透过，同时λ2波长的光反射。因此λ1波长的光会透过薄膜滤光片，被单纤准直透镜102接收，进而耦合进入光纤E104。λ2波长的光反射后，重新回到双纤准直透镜100，被耦合到光纤F105，完成分波功能。根据光路可逆原理，合波功能亦可通过此器件完成。在WDM器件中起功能作用的是薄膜滤光片101。

图3示出将现有技术中的光环行器和WDM器件两个独立器件结合在一起使用的结构示意图，通过将WDM器件的单纤准直器端的光纤304与光环行器的单纤准直器端光纤300熔接，形成光纤熔接点301，该组合后的器件耦合有反射光纤305。将WDM器件和光环行器组合后，既可以完成分合波，亦可以完成同波长环行器功能，但是体积庞大，多处设置了单纤准直器，光学组件多，成本高，使其应用受到限制。

根据本实用新型的一实施方式结合图4，本实用新型的一种带合分波功能的光环行器，包括沿光路方向依次设置的反射双纤准直器400、波分复用器401、光学功能元件组402和透射双纤准直器403，所述反射双纤准直器400具有用于耦合串行通信端光纤404的串行通信端口和用于耦合反射端光纤405的反射端口，所述透射双纤准直器403具有用于耦合收端光纤406的接收端口和用于耦合发端光纤407的发射端口。可见，本实用新型将现有技术中的WDM器件集成到光环行器中，得到带合分波功能的光环行器，且在将WDM器件集成到光环行器中时省去了单纤准直器，使得光环行器兼具单纤双向和分波合波的功能的同时，减小了体积，降低了成本。

串行通信端口耦合有串行通信端光纤404即COM端光纤，所述串行通信端光纤404中载有第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和第二光信号的波长不同，第一光信号的波长为λ₁，所述第二光信号的波长为λ₂。

所述串行通信端光纤404在光环行器实现分波功能时用于向反射双纤准直器400发射波长为λ₁的第一光信号和波长为λ₂的第二光信号；第一光信号和第二光信号通过反射双纤准直器400准直入射到波分复用器401上；波长为λ₁的第一光信号透过波分复用器401，经过光学功能元件组402和透射端双纤准直器403，从透射端双纤准直器403的接收端口穿出，所述接收端口耦合收端光纤406，以耦合接收透射端双纤准直器403透射出的第一光信号；波长为λ₂的第二光信号经过波分复用器401反射后重新回到反射双纤准直器400从其反射端口射出，所述反射端口耦合有反射端光纤405，以耦合接收波长为λ₂的第二光信号，从而完成分波功能。

所述发射端口耦合发端光纤407，在光环行器实现单纤双向功能时，从发端光纤入射波长为λ₁第一光信号，通过透射双纤准直器403、光学功能元件组402和波分复用器401，被反射双纤准直器400接收耦合入串行通信端光纤404，完成了对第一光信号上传和下载的单纤双向功能，此时串行通信端光纤404用于接收反射双纤准直器400射出的第一光信号。

在采用本实用新型的光环行器实现合波功能时，在从发端光纤407入射波长为λ₁的第一光信号的同时，将波长为λ₂的第二光信号从反射端光纤405入射，所述第二光信号通过反射双纤准直器400准直入射到波分复用器401上，经过波分复用器401反射后重新回到反射双纤准直器400，通过串行通信端口耦合到串行通信端光纤404，完成合波功能，此时串行通信端光纤404用于接收反射双纤准直器400射出的第一光信号和第二光信号。

可见，在光环行器实现分波功能时，所述串行通信端光纤404用于向反射双纤准直器400发射第一光信号和第二光信号，收端光纤406用于耦合接收透射端双纤准直器403透射出的第一光信号，反射端光纤405用于耦合接收反射双纤准直器400射出的第二光信号；在光环行器实现单纤双向功能时，在所述串行通信端光纤404用于向反射双纤准直器400发射第一光信号和第二光信号实现分波功能的同时，发端光纤407用于入射第一光信号，串行通信端光纤404用于耦合接收反射双纤准直器400射出的第一光信号，以实现对第一光信号的上传和下载；在光环行器实现合波功能时，发端光纤407用于入射第一光信号，反射端光纤405用于入射第二光信号，串行通信端光纤404用于接收反射双纤准直器400射出的第一光信号和第二光信号。

所述波分复用器401为薄膜滤光片，所述薄膜滤光片为镀制WDM薄膜的WDM滤光片。所述WDM滤光片对第一光信号透过率大于99%，对第二光信号的反射率大于98%。

关于光学功能元件组402附图未对此进行展示，但是光学功能元件组是常规的现有技术，通常采用包括双折射晶体和法拉第旋转片的光学组件实现光的非互易，方式众多，可以直接套用，在此不做多余赘述。

反射双纤准直器400包括第一准直透镜，所述第一准直透镜包括球透镜或平凸透镜或梯度折射率透镜（Grin Lens）。

透射双纤准直器403包括第二准直透镜，所述第二准直透镜包括球透镜或平凸透镜。

本实用新型的光环行器工作原理如下：

串行通信端光纤404中载有第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和第二光信号的波长不同，第一光信号的波长为λ₁，所述第二光信号的波长为λ₂，将串行通信端光纤404耦合到反射双纤准直器400的串行通信端口，将反射端光纤405耦合到反射端口，将收端光纤406耦合到接收端口；第一光信号和第二光信号通过反射双纤准直器400准直入射到波分复用器401上；第一光信号透过波分复用器401，经过光学功能元件组402和透射端双纤准直器403，进而耦合进入收端光纤406；第二光信号经过波分复用器401反射后重新回到反射双纤准直器400，通过反射端口耦合到反射端光纤405，完成分波功能；

将发端光纤407耦合到发射端口，从发端光纤407入射波长为λ₁第一光信号，通过透射双纤准直器403、光学功能元件组402和波分复用器401，被反射双纤准直器400接收耦合入串行通信端光纤404，完成了对第一光信号上传和下载的单纤双向功能；

在从发端光纤入射波长为λ₁的第一光信号的同时，将波长为λ₂的第二光信号从反射端光纤405入射，所述第二光信号通过反射双纤准直器400准直入射到波分复用器401上，经过波分复用器401反射后重新回到反射双纤准直器400，通过串行通信端口耦合到串行通信端光纤404，完成合波功能。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种带合分波功能的光环行器，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的反射双纤准直器（400）、波分复用器（401）、光学功能元件组（402）和透射双纤准直器（403），所述反射双纤准直器（400）具有用于耦合串行通信端光纤（404）的串行通信端口和用于耦合反射端光纤（405）的反射端口，所述透射双纤准直器（403）具有用于耦合收端光纤（406）的接收端口和用于耦合发端光纤（407）的发射端口。

2.如权利要求1所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述串行通信端光纤（404）中载有第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和第二光信号的波长不同。

3.如权利要求1所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述波分复用器（401）为薄膜滤光片。

4.如权利要求3所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述薄膜滤光片为镀制WDM薄膜的WDM滤光片。

5.如权利要求1所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述反射双纤准直器（400）包括第一准直透镜。

6.如权利要求5所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述第一准直透镜包括球透镜或平凸透镜或梯度折射率透镜。

7.如权利要求1所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述透射双纤准直器（403）包括第二准直透镜。

8.如权利要求7所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：所述第二准直透镜包括球透镜或平凸透镜。

9.如权利要求1所述的带合分波功能的光环行器，其特征在于：在光环行器实现分波功能时，所述串行通信端光纤（404）用于向反射双纤准直器（400）发射第一光信号和第二光信号，收端光纤（406）用于耦合接收透射端双纤准直器（403）透射出的第一光信号，反射端光纤（405）用于耦合接收反射双纤准直器（400）射出的第二光信号；

在光环行器实现单纤双向功能时，在所述串行通信端光纤（404）用于向反射双纤准直器（400）发射第一光信号和第二光信号实现分波功能的同时，发端光纤（407）用于入射第一光信号，串行通信端光纤（404）用于耦合接收反射双纤准直器（400）射出的第一光信号，以实现对第一光信号的上传和下载；

在光环行器实现合波功能时，发端光纤（407）用于入射第一光信号，反射端光纤（405）用于入射第二光信号，串行通信端光纤（404）用于接收反射双纤准直器（400）射出的第一光信号和第二光信号。

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